化学反应速率的定义和计算

1、化学反应速率的定义和计算 1表示方法 (或质量、物质的量等)的减小或某 (或质量、物质的量等)的增大来表示。 2数学表达式 v 或 。反应物浓度反应物浓度生成物浓度生成物浓度molL1s1molL1min1 3同一反应中用不同物质表示的反应速率的关系 对于反应aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)在同一时间段内用不同物质表示的化学反应速率的关 系 为 ： v ( A ) v ( B ) v ( C ) v ( D ) ，数值有可能不同，但表示的意义是 。 4瞬时反应速率 对于反应aAbB=cCdD，反应速率方程式表示为：，式中浓度指数与化学方程式 中 的 系 数 之 间 的 关 系 ， k

2、 称为 。a b c d相同的相同的vkcm(A)cn(B)无确定无确定反应速率常数反应速率常数【想一想】1化学反应速率v是某时间段的平均速率还是某一时刻的瞬时速率？ 答：是平均反应速率，不是瞬时反应速率。2对一个化学反应，往往有几种物质参加，几种物质生成，它们变化速率是否都一样？应如何理解一个反应进行的快慢？ 答：不一样，但用不同物质表示时，其速率之比等于方程式的系数比。1内因反应物的性质。2外因(1)浓度：增大(或减小)反应物的浓度，可使化学反应速率 ( 或 )。(2)压强：对于有气体参加的反应，增大(或减小)压强，可使反应速率 (或 )。增大增大减小减小增大增大减小减小(3)温度：升高(

3、或降低)温度，可使化学反应速率 (或 )。温度每升高10 K，反应速率增大 倍。(4)催化剂：使用催化剂，可 反应速率。( 5 ) 其 他 因 素 ： 固 体 反 应 物的 、 、 、超声波、溶剂、放射线、电弧、强磁场、高速研磨等。增大增大减小减小24增大增大接触面积接触面积光波光波电磁波电磁波【议一议】1对于一个可逆反应，若改变浓度导致正反应速率增大，那么逆反应速率会发生怎样的变化？ 答：逆反应速率也增大。2升高温度，吸热反应和放热反应的速率是否都要加快？ 答：升温时不论吸热反应还是放热反应，速率都增大。 【例1】 NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)3O2(g) 2N2(

4、g)6H2O(g)现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2，4 min后，测得生成的H2O(g)占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是()Av(N2)0.125 mol/(Lmin) Bv(H2O)0.375 mol/(Lmin)Cv(O2)0.225 mol/(Lmin) Dv(NH3)0.250 mol/(Lmin)解析：设4 min时，生成6x mol H2O(g) 4NH3(g)3O2(g) 2N2(g)6H2O(g) n(总) 4 3 0 0 7 4x 3x 2x 6x4 min量(mol) 44x 33x 2x 6x

5、7x据题意，则有： 解得：x， 则4 min内H2O(g)的变化浓度为：c(H2O) 1.5 mol/L，v(H2O) 0.375 mol/(Lmin)，再由各物质表示的速率之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为：v(N2)0.125 mol/(Lmin)，v(NH3)0.250 mol/(Lmin)，v(O2)0.187 5 mol/(Lmin)。答案：C 1化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的尺度。它与两个因素有关：一个是时间；另一个是反应物或生成物的浓度变化。反应物的浓度随着反应的不断进行而减少，生成物的浓度则不断增加。 2在同一反应中用不同的物质来表示反

6、应速率时，其数值可以是不同的，但这些数值所表示的都是同一个反应速率。因此，表示化学反应的速率时，必须说明用反应物或生成物中哪种物质做标准，不同的物质表示速率的比值一定等于化学方程式中相应的各物质的化学计量数之比。如：化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)的v(A) v(B) v(C) v(D)m n p q。 3一般来说，化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢。 因此，某一段时间内的反应速率，实际是一段时间内的平均速率，而不是指瞬时速率。 4固体或纯液体(不是溶液)，其浓度可视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 1反应N23H2 2NH3刚开始时，N2的浓度为3 mol/L，

7、H2的浓度为5 mol/L,3 min后测得NH3浓度为0.6 mol/L，则此时间内，下列反应速率表示正确的是() Av(NH3)0.2 mol/(Ls) Bv(N2)1.0 mol/(Lmin) Cv(H2)1.67 mol/(Lmin) Dv(H2)0.3 mol/(Lmin)v解析：v(NH3) 0.2 mol/(Lmin)。v由v(NH3) v(H2) v(N2)2 3 1可知D正确。v答案：D 2将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)B(g) 2C(g)，若经2 s后测得C浓度为0.6 mol/L，现有下列几种说法： 用物

8、质A表示的反应的平均速率为0.3 mol/(Ls)用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol/(Ls)2 s时物质A的转化率为70% 2 s时物质B的浓度为0.7 mol/L 其中正确的是() A B C D解析：解题时先利用所给条件列出反应式：2A(g) B(g)2C(g)起始浓度 molL1 2 1 02 s时浓度 molL1 21.4 1 利用算出的数据，就可以对提问进行分析。依据化学反应速率的定义可知：v(A)0.3 molL1s1。同理可知：v(B) 0.15 molL1s1。依据转化率的定义可知：A的转化率 100%30%。2 s时B的浓度为0.7 molL1。只有正确，故B项正

9、确。答案：B 【例2】 (2009宁夏理综，10)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()解析：考查反应速率的影响因素和控制变量分析外界因素对速率的影响。答案：D实验反应温度/Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/(molL1)V/mLc/(molL1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15 1外界条件变化对v正和v逆的影响(1)升高温度，v正和v逆都加快，吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数；降低温度，v正和v逆都减慢，吸热反应减少的倍数大于

10、放热反应减少的倍数。(2)压强改变，反应速率不一定发生变化。改变容器的体积(增大或减少)使压强改变，反应速率发生变化；加压对有气体参加的化学反应，v正和v逆都加快，气体体积之和大的一侧增加的倍数大于气体体积之和小的一侧增加的倍数；降低压强，v正和v逆都减慢，气体体积之和大的一侧减少的倍数大于气体体积之和小的一侧减小的倍数。(3)在温度一定时，充入与反应无关的气体(如惰性气体)，若保持体积不变，由于反应气体浓度不变，故对反应速率无影响；若保持压强不变，则由于体积增大，使反应气体浓度减小，故反应速率减慢。2外界条件对化学反应速率影响的原因分析3下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身

11、性质的是() ACu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应 BCu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快 CN2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应 DCu与浓H2SO4能反应，而不与稀H2SO4反应v解析：要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素，则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项B、D为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。v答案：A 4(2008广东理基，36)对于反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)， 能增大正反应速率的措施是() A通入大量O2 B增大容器容积 C移去部分SO3 D

12、降低体系温度 解析：可逆反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)是气体体积减小的反应，为增大正反应速率，应升温、增大压强、增大反应物的浓度或使用催化剂，只有A是可行的。 答案：A 5. 在一定温度下，A、B能在溶液中发生反应生成C和D：AB=CD。a将0.2 mol/L A溶液和0.2 mol/L B溶液各20 mL混合b将0.5 mol/L A溶液和0.5 mol/L B溶液各50 mL混合 c将1 mol/L A溶液和1 mol/L B溶液各10 mL混合，同时倒入30 mL蒸馏水d将1 mol/L A溶液20 mL和1.2 mol/L B溶液60 mL混合反应开始时， 反 应 速 率

13、 由 大 到 小 的 顺 序 是_。解析：本题需先把每种情况下混合溶液中A、B的起始浓度求出来，然后根据其浓度大小来比较化学反应速率的大小。混合后各物质的起始浓度(mol/L)为：混合后浓度最大的是d，其次是b，最小的是a，所以反应开始时，反应速率由大到小的顺序为dbca。答案：dbcaabcdA0.100.250.200.25B0.100.250.200.9 【例3】 对可逆反应XY ZW，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图像如图所示，则图像中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态正确的说法为()AZ、W均为气体，X、Y中有一种是气体BZ、W中有一种是气体，X、Y皆非气体CX、Y

14、、Z、W皆非气体DX、Y均为气体，Z、W中有一种为气体解析：图像告诉我们：增大压强，正、逆反应速率均增大，但逆反应速率增大的幅度大于正反应速率增大的幅度，由此而导致平衡向左移动。所以，逆反应方向是气体分子数目减小的方向，即Z、W必须均为气体，X、Y中必有一种是气体。答案：A 1关于图像题的解题技巧 (1)看面：弄清纵、横坐标的含义。 (2)看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。 (3)看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。 (4)看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。 (5)看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。

15、2化学反应速率与工农业生产有密切关系，因此利用影响反应速率的时间变化曲线图像，提出合理的解释或定量计算等有较大的命题空间。 6一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如右图所示： 下列描述正确的是() A反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol(Ls)1 B反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol/L C反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0% D反应的化学方程式为：X(g)Y(g) Z(g)解析：反应到10 s时，X减少1.20 mol0.41 mol0.79 mol，Y减少1.0 mol0.21 mol0.79

16、mol，Z增加1.58 mol，所以X、Y、Z的反应式为X(g)Y(g) 2Z(g)，D错；用Z表示的反应速率应为 0.079 mol(Ls)1，A错；X的物质的量浓度减少 0.395 mol/L，B错。答案：C7(2008上海，21)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得到下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是()组别c(HCl)(mol/L)温度()状态12.025块状22.530块状32.550块状42.530粉末状A4321 B1234 C3421 D1243解析：影响化学反应速率的因素主要有温度、浓度、接触面积

17、、催化剂等，本题中只有温度、浓度和接触面积，三者兼顾分析才能得到正确答案。图像中a反应最快，应浓度较大，温度较高，应为3或4。答案：AC 【例题】 (2009福建理综，12)某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3Br2 CH3COCH2BrHBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：分析实验数据所得出的结论不正确的是()A增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大B实验和的v(Br2)相等C增大c(HCl)，v(Br2)增大 D增大c(Br2)，v(Br2)增大 实验序号初始浓度c/molL1溴颜

18、色消失所需时间t/sCH3COCH3HClBr20.800.200.001 02901.600.200.001 0145审题视点：明确该反应的反应速率测定是借助溴的颜色变化确定的。题目中改变的条件是浓度。结合不同物质浓度变化时速率的变化(退色时间)找出规律。思路点拨：A项，由实验和对比可知增大c(CH3COCH3)，反应时间变少，v(Br2)增大。B项，实验和反应时间相同，则v(Br2)相等。C项，比较实验和可知，增大c(HCl)时，反应时间缩短，v(Br2)增大。D项，比较实验和可知，增大c(Br2)时，反应时间增长，v(Br2)减小，故选D。正确答案：D 错因分析对该反应中确定速率的方法不明确。不会利用数学思维分析不同物质的浓度变化对反应速率的影响。 【例题】 (8分)“碘钟”实验中， 的反应速率可以用 与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20进行实验，得到的数据如下表：实验编号 c(I)/molL10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O)/molL10.0400.0400.0800.0200.040请回答下列问题：(1)该实验的目的是_。(2)显色时间t2 。(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40下进行编号对应浓度的实验，显色时间t2的范围为()A.44.0 s